环带状石榴子石的同位素年龄测定:石榴子石的生长动力学和变质史

摘要

区域变质地体地质年代和压力-温度演化的基础资料基本上可以通过变质石榴子石来获得,因为该矿物中的Sm、Nd和主要阳离子的扩散能力相似,都比较低。本文报道了纽芬兰区域变质泥岩中进变质石榴子石的Sm-Nd、Rb-Sr同位素和主元素的数据。这些石榴子石保存了进变质过程中的主元素分带特征及与之一致的Sm/Nd比值变化。从石榴子石核部到边部不同部位的Sm-Nd数据,提供了石榴子石生长时间的上限值,并证实在同一手标本中不同的石榴子石颗粒是同时生长的。石榴子石相应部位的Rb-Sr数据基本上与这些结果一致,但在某些情况下却不能单纯地从晶体生长的角度来解释。 把石榴子石生长期的估算值与由主元素分带推导出的石榴子石的表观生长温度范围相结合,得到一个最低升温速率3K Ma^(-1)。该值与由陆壳增厚的热演化理论模式得出的最低值相近。分别由同位素数据和区域变质过程中可能的升温速率上限值得到的石榴子石的生长速率范围为1.3～1.9mm Ma^(-1)。这样的生长速率似乎太慢,不可能受表面反应控制,从而表明其它一些因素,比如物质运移,也许是该速率的控制因素。在这种情况下,对物质运移到生长晶位的有效扩散系数确定的范围(=0.4～6.1×10^(17)m^3s^(-1))表明,颗粒的边界扩散可能是向生长的石榴子石提供物质的运移机制。